一种利用密闭环形加热炉生产黄磷的方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种利用密闭环形加热炉生产黄磷的方法及设备，设备包括依次连接的原料破碎机、振动筛分机、烘干机、计量装置、混合料仓和密闭环形加热炉；所述密闭环形加热炉分别与炉气处理尾气回收机构及集渣池相连；炉气处理尾气回收机构通过尾气回收管线再与密闭环形加热炉相连。方法包括：原料预处理、配料、炉内反应、出料和尾气综合利用工艺过程。本发明专利技术设备用电量低、运行成本低、投资强度小、易于维护，具有良好的工业化应用前景；利用该设备实现黄磷生产的工艺条件成熟，能充分利用黄磷尾气热值，无需消耗易耗的石墨电极和炭电极，大大降低黄磷生产能耗和成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产黄磷的方法及设备，尤其是涉及一种利用密闭环形加热炉生产黄磷的方法及设备。
技术介绍
黄磷是一种非常重要的、无法替代的化工原料，用它作原料可以生产出磷酸、农药、洗涤剂、磷肥等多种产品，广泛使用在肥料、食品、医药、电子、纺织、冶金、陶瓷等工业领域，在国防工业上也有重要地位。目前国内外黄磷生产中，电炉法为绝对主导工艺，即将磷矿石、硅石和碳质还原剂混合料加入密闭式电炉内，电炉内输入的三相电流以电阻热形式产生高温，炉料在1300-150(TC高温下熔融并进行化学还原反应，生产出元素磷(P4)、一氧 化碳(CO)等气态物并夹带粉尘逸出，称含磷炉气，含磷炉气进入冷却系统，经冷凝分离精制而得到磷，反应式为I OAA — I ΚΠΠ°ΡACa-FiPO4)., + 2\SiO, + 30C ------3F4 t +3000 t +SlF4 个 +2Οβ 703我国是目前世界第一黄磷生产大国，黄磷产量约占全球总产量的85%，约有黄磷生产企业140余家。黄磷是一种高能耗产品，据统计，2011年全国制磷企业每吨黄磷的平均综合能耗为3. 316吨标准煤，在各种工业产品的综合能耗中名列前茅，这使得制磷工业的发展受到制约，同时也说明节能在制磷工业中显得尤为重要和迫切。电炉法制备黄磷过程中的综合能耗包括电炉电、焦炭、动力电、水和汽的消耗(均折算成标煤)等，而电炉系统消耗的电能占黄磷综合能耗70%以上,一般每生产一吨兀素磷最少需要耗电13500度，电耗占其制造成本的55-60%，电炉系统节能是黄磷行业节能工作的重点。近年来，为降低黄磷行业的综合能耗水平，国家相关部门出台了《黄磷单位产品能源消耗限额》、《黄磷行业准入条件》、《黄磷清洁生产评价指标体系》等一系列措施和政策，以促进黄磷行业的清洁生产和节能减排。经过努力，在较多企业实现了如电炉大型化、DCS全过程控制、炉渣回收利用、污水闭路循环等，国内黄磷行业发展取得显著进步。此外，针对黄磷电炉系统的电能消耗大的弊端，各科研单位、企业也在实践中也提出和采用了许多改进的措施，如1)提高变压器过载；2)三相电极由3根改为6根；3)输电短网由铜排改为管内水冷却铜管；4)改部分构件材质为不锈钢管；5)改变熔池几何形状、尺寸和电极排布等等。以上措施对于黄磷行业能耗控制取得了一定的成效，但电耗高的问题并没有得到实质解决。特别是随着原料磷矿质量的逐年下降，黄磷电耗又呈现上升趋势，甚至超过之前的水平，原料消耗也较过去高。因此，必须继续寻找其他的方法和措施，采用新的技术推进黄磷的节能降耗工作。电炉法制磷生产过程中除了得到磷产品外，还带有大量的副产物，如炉渣、磷铁、尾气和泥磷等。其中，生产I吨黄磷可同时产生尾气2500-3000Nm3。对于黄磷尾气的利用，理论上可分为两种途径由于黄磷尾气的热值在10000KJ/Nm3左右,所以可作为燃料使用，另外，将CO含量为85-95%的尾气净化后作为化工原料可以合成多种碳-化工产品，如合成甲酸钠、甲酸、甲酸甲酯等。但由于适用于碳-化工的磷炉尾气净化技术难度较大、净化成本较高，适用性不强。目前大多数磷化工企业尾气综合利用还处于低水平运用阶段，如仅将磷炉尾气作为原料烘干和泥磷烧制的燃料，其余尾气仍只能白白放空燃烧，既造成了一定的环境污染，又极大地浪费了能源。基于目前黄磷的生产和研究状况，还没有一种可以切实解决黄磷综合能耗特别是电炉电耗高、尾气利用率低等弊端的生产工艺，因此，寻找一种在密闭环形加热炉内进行，并利用磷炉尾气热值供磷矿石还原为黄磷的工艺，必然为实现国内外黄磷行业可持续发展和资源循环利用提供可能，也将产生良好的经济效益和环保效益。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用密闭环形加热炉生产黄磷的设备及方法。该设备用电量低、运行成本低、投资强度小、易于维护，具有良好的工业化应用前景；利用该设备实现黄磷生产的工艺条件成熟，能充分利用黄磷尾气热值，无需消耗易耗的石墨电极和炭电极，大大降低黄磷生产能耗和成本。 为达到上述专利技术目的，本专利技术提供的技术方案是提供一种利用密闭环形加热炉生产黄磷的设备，包括对原料(磷矿石、硅石、焦丁 )进行破碎的物料破碎机、将破碎后的原料进行筛分的振动筛分机以及将合格粒度物料烘干的烘干机，所述烘干机与通过上料皮带连接计量装置，所述计量装置与混合料仓相连，所述混合料仓与密闭环形加热炉相连；所述密闭环形加热炉分别与炉气处理尾气回收机构及集渣池相连；所述炉气处理尾气回收机构通过尾气回收管线再与密闭环形加热炉相连。优选地，所述炉气处理尾气回收机构包括与密闭环形加热炉相连的冷却塔，冷却塔分别与尾气净化装置和磷精制槽相连，所述尾气净化装置通过管道连接压缩机，压缩机与煤气储罐相连。优选地，所述密闭环形加热炉包括由外环炉墙、内环炉墙、炉顶和炉底构成的炉腔，所述炉底可以转动，所述炉腔内布置有多根辐射加热管，所述外环炉墙与内环炉墙之间设置有隔墙，将外环炉墙与内环炉墙之间的环形腔隔离为预热区1、加热区II和高温还原区III ;所述预热区I的起始端设有密闭进料装置，所述高温还原区III的尾端分别设有密闭出渣装置和含磷炉气排出口 ；所述密闭进料装置与混合料仓出口相对接；所述密闭出渣装置与水淬渣池相对接；所述含磷炉气排出口通过管道与冷却塔相连。优选地，所述辐射加热管为蓄热式辐射加热管。优选地，所述煤气储罐通过煤气管道与所述密闭环形加热炉上的辐射管加热装置相连。相应地，本专利技术还提供了一种利用密闭环形加热炉生产黄磷的方法，包括下述步骤I)原料预处理将合格磷矿石、硅石、炭素料等破碎后进行筛分，将合格粒度的筛下料输送至烘干机中进行烘干，使各物料中水分含量均达到入炉要求；2)配料达到入炉要求的各烘干精料按照满足炉内磷矿石还原反应要求经计量装置精确计量后由上料皮带输送至混合料仓；3)炉内反应按比例配好的原料经密闭进料装置布入密闭环形加热炉内，炉料中的各成分进入炉内后随炉底转动，依次经过预热区、加热区、高温还原区，使炉料熔融并进行氧化还原反应；4)出料黄磷炉渣由密闭出渣口流出，经水淬冷却后汇集于集渣池，淬渣水循环使用；含磷炉气进入冷却塔，其中的磷蒸汽冷凝下来，聚集于受磷槽内形成粗磷；粗磷定期虹吸至精制槽，使用热水漂洗精制后，分离成泥磷和成品黄磷，黄磷即可计量包装；5)尾气综合利用从冷却塔出来的黄磷尾气经尾气净化装置净化，主要除去尾气含尘量，同时除去部分腐蚀 性气体成分,净化后的尾气CO含量达97-99%，是很好的气体燃料，将其加压后储存于煤气储罐中；将煤气储罐中的CO经气体管道输送至密闭环形加热炉内辐射加热管气体燃料进口，高浓度CO被点燃后，辐射管内产生大量热量，并经由辐射管将热量辐射至密闭环形加热炉内，使炉腔内各区温度达黄磷生产要求。优选地，在所述方法中，所述炭素料为烟煤、无烟煤、褐煤、焦炭或焦粉中的一种或多种。优选地，在所述方法中，所述预热区I的温度为800-1000°C，物料在预热区I的停留时间为l_5min ;所述加热区II的温度为1000-1250°C，物料在加热区II的停留时间为2-10min ;所述高温还原区III的温度为1250_1450°C，物料在高温还原区III的停留时间为 3_15min。优选地，在所述方法中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用密闭环形加热炉生产黄磷的设备，包括对原料进行破碎的物料破碎机（1）、将原料进行筛分的振动筛分机（2）以及将合格粒度物料烘干的烘干机（3），其特征在于，所述烘干机（3）通过上料皮带连接计量装置（4），所述计量装置（4）与混合料仓（5）相连，所述混合料仓（5）与密闭环形加热炉（6）相连；所述密闭环形加热炉（6）分别与炉气处理尾气回收机构及集渣池（7）相连；所述炉气处理尾气回收机构通过尾气回收管线再与密闭环形加热炉（6）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白玉龙，王昀睿，
申请(专利权)人：西安瑞驰节能工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：